Name: measuring contralateral silent period induced by single-pulse transcranial magnetic stimulation to investigate m1 corticospinal inhibition
Uploaded: 2022-08-23T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition at JoVE.com

Inga bekräftelser.

Detta protokoll omfattar forskning på människor och ligger i linje med institutionella och etiska riktlinjer från lokala etiska kommittéer och Helsingforsdeklarationen. Informerat samtycke erhölls från försökspersoner för att använda sina data i studien.
1. Förexperimentella förfaranden
<ol><li>Screening av ämnet. Screena ämnet för intrakraniella implantat, epilepsi, historia av anfall och graviditet. Använd riktlinjer för frågeformulär för att säkerstä...

Standard-SI för att framkalla MEP och SPs kan variera beroende på populationen. Intensiteter så låga som 80% RMT har visat sig framkalla cSP hos friska individer39, fortfarande studier på både friska och sjuka populationer har använt intensiteter så höga som 150% RMT 49,50,51. Även om denna källa till heterogenitet kan vara inneboende i målgruppens natur, bör den inte försummas eftersom olik...

Den tysta perioden (SP) är en period av elektromyografisk (EMG) tystnad som följer en motorframkallad potential (MEP) inducerad av transkraniell magnetisk stimulering (TMS) applicerad under långvarig muskelkontraktion. Den supratröskel TMS-pulsen kan antingen appliceras på den kontralaterala eller ipsilaterala primära motorcortexen (M1) i målmuskeln från vilken EMG-aktiviteten registreras, vilket ger två fenomen: kontralateral tyst period (cSP) och ipsilateral tyst period (iSP).
Även om iSP och cSP delar liknande funktioner kan de återspegla något olika komponenter. Den första tros återspegla transcallosal hämning och därmed vara helt av kortikalt ursprung 1,2. Omvänt undersöks cSP som ett möjligt surrogat för kortikospinal hämning, troligen medierad av gamma-aminosmörsyra (GABA) B-receptorer inom M1 3,4,5.
Stöd för cSP: s roll i GABA-medierade vägar har tidigare arbeten funnit en ökning av cSP-varaktigheten efter oral administrering av GABA-förbättrande komponenter 5,6,7,8. Ändå är ryggradsprocesser också involverade i att ändra dess varaktighet. Den tidigare fasen (<50 ms) av cSP är associerad med minskade H-reflexvärden3-en reflex som är en produkt av perifera neurokretsar och som kvantifierar retbarheten hos ryggradsneuroner9. Spinal bearbetning tros förmedlas genom aktivering av Renshaw-celler, motoneuron efter hyperpolarisering och postsynaptisk hämning av spinal interneuroner 10,11,12,13,14.
Trots spinal bidrag är cSP huvudsakligen resultatet av aktiveringen av kortikala hämmande neuroner, som är ansvariga för att generera den senare delen av cSP (50-200 ms)3,10,13,15,16. I det avseendet har den tidiga delen av cSP-varaktigheten associerats med spinalhämningsmekanismer, medan långa cSPs kräver större kortikala hämmande mekanismer 3,13,17,18.
Därför är cSP en lovande biomarkörkandidat för kortikospinal missanpassning på grund av neurologiska störningar, medan mer signifikanta cSP-varaktigheter potentiellt återspeglar en ökning av kortikospinalhämning och vice versa 5,11. Följaktligen har tidigare arbeten funnit en koppling mellan cSP-varaktighet och patologier som dystoni, Parkinsons sjukdom, kronisk smärta, stroke och andra neurodegenerativa och psykiatriska tillstånd 19,20,21,22. För att illustrera, i en knä artros kohort, var en högre intrakortikal hämning (som indexerad av cSP) associerad med yngre ålder, större broskdegeneration och mindre kognitiv prestanda i Montreal kognitiv bedömningsskala23. Dessutom kan cSP-förändringar också longitudinellt indexera behandlingssvar och motorisk återhämtning 24,25,26,27,28,29,30.
Så lovande som rollen av cSP inom neuropsykiatriområdet är, är en utmanande aspekt av dess bedömning att den kan vara för känslig för protokollvariationer. Till exempel kan cSP-varaktigheten (~ 100-300 ms)11 skilja mellan övre och nedre extremiteter. fann en genomsnittlig cSP-varaktighet på 121,2 ms (± 32,5) för den första dorsala interosseösa muskeln (FDI) och 75,5 ms (± 21) för tibialis främre muskel (TA), i ett urval av fibromyalgipatienter31. Således förmedlar litteraturen en myriad av skillnader i de parametrar som används för att framkalla cSPs, vilket i sin tur äventyrar jämförbarheten mellan studier och försenar översättningen till klinisk praxis. Inom en liknande population har protokollen varit heterogena avseende supratröskel TMS-pulsinställningen som används för att stimulera M1 och målmuskeln, till exempel. Dessutom har forskare misslyckats med att korrekt rapportera parametrarna som används i deras protokoll.
Därför är målet att tillhandahålla en visuell riktlinje för hur man tillämpar ett genomförbart, tillförlitligt och lätt reproducerbart cSP-protokoll för utvärdering av M1 kortikospinal excitabilitet hos övre och nedre extremiteter och att diskutera de praktiska metodologiska utmaningarna för det förfarandet. För att illustrera resonemanget för valet av parametrar genomförde vi också en icke-uttömmande litteraturöversikt på Pubmed / MEDLINE för att identifiera publicerade artiklar om cSP i kronisk smärta och rehabiliteringspopulationer med hjälp av söktermen: Rehabilitering (Mesh) eller rehabilitering eller kronisk smärta eller stroke och termer som transkraniell magnetisk stimulering och enstaka puls eller kortikal tyst period. Inga inklusionskriterier definierades för extraktionen och poolade resultat visas i tabell 1 endast i illustrativt syfte.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alcohol pads</td>
			<td>Medline</td>
			<td></td>
			<td>Preparation with 70% isopropyl alcohol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive gel</td>
			<td>Weaver and Company</td>
			<td></td>
			<td>Used on the electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Echo Pinch</td>
			<td>JTECH medical</td>
			<td>0902A302</td>
			<td>Digital dynamometer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mega-EMG</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>NS006201</td>
			<td>Digital multiple channel EMG with built in software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEGA-TMS coil</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>NS063201</td>
			<td>8 shaped TMS coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mega-TMS stimulator</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td>6990061</td>
			<td>Single Pulse TMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neuro-MEP.NET</td>
			<td>Soterix Medical</td>
			<td></td>
			<td>EMG software used to analyse the muscles eletrical activity.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swim cap</td>
			<td>Kiefer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring contralateral silent period induced by single-pulse transcranial magnetic stimulation to investigate m1 corticospinal inhibition

Kontralateral tyst period (cSP) är en period av undertryckande i bakgrunden elektrisk muskelaktivitet fångad av elektromyografi (EMG) efter en motor framkallad potential (MEP). För att erhålla detta framkallas en MEP av en supratröskel transkraniell magnetisk stimulering (TMS) puls som levereras till den primära motorcortexen (M1) i den valda målmuskeln, medan deltagaren tillhandahåller en standardiserad frivillig målmuskelkontraktion. CSP är ett resultat av hämmande mekanismer som uppstår efter MEP; Det ger en bred tidsmässig bedömning av spinal hämning i dess initiala ~ 50 ms, och kortikal hämning efter. Forskare har försökt att bättre förstå den neurobiologiska mekanismen bakom cSP för att validera den som en potentiell diagnostisk, surrogat och prediktiv biomarkör för olika neuropsykiatriska sjukdomar. Därför beskriver denna artikel en metod för att mäta M1 cSP i nedre och övre extremiteter, inklusive ett urval av målmuskel, elektrodplacering, spolpositionering, metod för att mäta frivillig kontraktionsstimulering, intensitetsinställning och dataanalys för att erhålla ett representativt resultat. Det har det pedagogiska målet att ge en visuell riktlinje för att utföra ett genomförbart, pålitligt och reproducerbart cSP-protokoll för nedre och övre extremiteter och diskutera praktiska utmaningar för denna teknik.

Efter att ha följt steg-för-steg-proceduren kommer leveransen av en supratröskel TMS-puls (120% av RMT) att framkalla en observerbar MEP i EMG-inspelningen av målmuskeln och en efterföljande period av bakgrunds-EMG-aktivitetsundertryckning på cirka 150 ms till 300 ms (figur 2). Från det EMG-mönstret är det möjligt att beräkna cSP-måtten. De mest rapporterade resultaten är varaktigheten (i intervallet ms) för den relativa och absoluta SP. Den relativa SP mäts från MEP-start ti...

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition at JoVE.com

Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition

Kontralateral tyst period (cSP) bedömning är en lovande biomarkör för att indexera kortikal excitabilitet och behandlingssvar. Vi demonstrerar ett protokoll för att bedöma cSP avsedd för att studera M1 kortikospinal hämning av övre och nedre extremiteter.

Mätning av kontralateral tyst period inducerad av transkraniell magnetstimulering med en puls för att undersöka M1-kortikospinalhämning

Contralateral silent period (cSP) is a period of suppression in the background electrical muscle activity captured by electromyography (EMG) after a motor ...

I detta protokoll kommer vi att demonstrera en genomförbar, lätt reproducerbar och pålitlig metod för bedömning av kortikospinalhämning i övre och nedre extremiteter. Kontralateral tyst period är ett mått som ger information från komplexa kortikospinala hämmande kretsar. Denna metod är därför en lovande kandidat för en diagnostisk, surrogat- och prediktiv biomarkör för olika neurologiska sjukdomar.Demonstrerar proceduren kommer att vara Danielle Pimenta, Anne Pessotto och Daniel Lima, forskare från mitt laboratorium. För att välja muskeln för att placera elektroderna, be motivet att lägga handen över bordet i ett benäget läge. För att identifiera den första dorsala interosseösa eller FDI-muskeln, be ämnet att bortföra pekfingret mot motståndet, håll resten av handen stilla och lägg på bordet medan du hjärtklappar området.Rengör området med alkoholkuddar för att ta bort hudoljor och andra faktorer som kan öka impedansen. Placera den negativa elektroden på magen på FDI-muskeln och den positiva på den distala interfalangeala leden med ett interelektrodavstånd på minst 1,5 centimeter. Placera referens- eller neutralelektroden på handleden över ulnar styloidprocessen.Därefter bestämmer du den nödvändiga muskelkontraktionskraften. Använd en digital klämdynamometer och fyrkantigt pyramidstöd för att minimera mekaniska förvrängningar och höja känsligheten för minimala sammandragningar. Placera dynamometern mellan första och andra fingrarna med hjälp av pyramidstödet.Se till att den första och andra fingrarna genererar krafterna i klämrörelsen och fånga elektromyografi eller EMG. Med det fasta läget ber deltagaren att trycka på dynamometern med det första fingret och sidan av pyramiden med pekfingret, klämma dynamometerpyramidsystemet med sin maximala kraft och skapa en stark sammandragning av FDI-muskeln. Med hjälp av detta värde som referens bestämmer du 20%av maximal kraft.Deltagaren måste öva på att hålla målet vid 20% av varaktig kontraktion. Därefter, för att identifiera den ursprungliga platsen för hotspot-sökning, sätt en badmössa på motivets huvud. Alla referenspunkter kommer att markeras på den.Mät huvudets sagittala omkrets från nasionen till inionen. Dela värdet med två och markera mittpunkten på huvudet. Markera platsen för patientens nasion, inion, spiralen i både höger och vänster öron och höger och vänster supraorbital ås.Mät tragus till tragusavstånd och lägg till ett märke halvvägs. Markera skärningspunkten mellan dem, en punkt som identifieras som vertex. Från vertexet, flytta fem centimeter i sidled parallellt med den mellersta sagittala linjen på den kontralaterala sidan till den valda muskeln.Detta märke identifierar M1 på samma koronala nivå som handmotorcortexen. Använd detta som den första platsen för att initiera sökningen efter hotspot. Hotspot är det område i motorcortex där den lägsta motortröskeln är detekterbar.Ställ in en låg intensitet och initiera sökningen genom att leverera flera pulser till den första platsen. Fortsätt med små intensitetssteg tills du identifierar den lägsta stimulansen som detekterar elektromyografi eller EMG-indexerad respons. För att leverera stimuli, vinkla figuren av åtta spole vid 45 grader till mitten av sagittallinjen med handtaget pekat mot patientens baksida.För att säkerställa att den bästa platsen identifieras, flytta runt den första platsen och testa de efterföljande tre motorernas framkallade potential eller ledamöter på en centimeter vardera främre, laterala och bakre till den. När hotspot har identifierats, markera platsen i patientens huvud. Använd den här platsen under experimentet och de potentiella uppföljningsbesöken.Använd båda händerna för att stödja spolen på subens huvud. Bredvid att bestämma vilomotortröskeln eller RMT, applicera 10 på varandra följande stimuli vid hotspot och välj den lägsta intensiteten som producerade en MEP med en topp till toppamplitud på minst 50 mikrovolt på målmuskeln i 50% av försöken. För den kontralaterala tysta perioden eller CSP, leverera de 10 supratröskelstimuli med stimuleringsintensiteten på 120% av RMT med 10 sekunders period mellan dem för att framkalla ledamöter under tonisk frivillig sammandragning av målmuskeln.Under stimulering be patienten att behålla 20% av målmuskelns maximala motorkontraktion. För att fånga hela den tysta perioden eller SP, bekräfta att EMG-tidsfönstret är tillräckligt långt för att fånga upp till 400 millisekunder aktivitet. Leveransen av supratröskel transkraniell magnetisk stimulering eller TMS-puls framkallade en observerbar MEP i EMG-inspelningen av målmuskeln och en efterföljande period av bakgrunds-EMG-aktivitet på cirka 150 till 300 millisekunder.Den relativa SP mäts från MEP-start till återkomsten av EMG-aktivitet. Däremot mäts absolut SP från slutet av MEP till början av återuppkomsten av frivillig EMG-aktivitet. Stimulansintensiteten som används för att framkalla MEP påverkar direkt CSP-mätvärden och kan variera för skillnader i studiepopulationer.Kontrollera om det finns tidigare framgångsrika experiment som gjorts i populationen av intresse för att möjliggöra standardisering.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Novel Approach for Documenting Phosphenes Induced by Transcranial Magnetic Stimulation

En ny metod för att dokumentera fosfener framkallas av transkraniell magnetisk stimulering

Stimulation of the human visual cortex produces a transient perception of light, known as a phosphene. Phosphenes are induced by invasive electrical ...

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

Kombinera transkraniell magnetisk stimulering och fMRI för att undersöka nätverket standardläge

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

Extrahera Visual Evoked Potentials från EEG uppgifter som registrerats under fMRI-guidad transkraniell magnetisk stimulering

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Mätning Spinal Presynaptiska Hämning i möss genom Rygg-rota Potential inspelning<em&gt; In Vivo</em

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Användning av magnetisk resonansspektroskopi som ett verktyg för mätning av Bi-hemisfären transkraniell elektriska retningar Effekter på Primär Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Effekterna av transkraniell växelström stimulering på primära motoriska Cortex av Online kombinerat tillvägagångssätt med transkraniell magnetisk stimulering

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Online Transcranial Magnetic Stimulation Protocol for Measuring Cortical Physiology Associated with Response Inhibition

Online transkraniell magnetisk stimulering protokoll för mätning av kortikal fysiologi är associerad med svar hämning

We describe the development of a reproducible, child-friendly motor response inhibition task suitable for online Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Kombinerade transkraniell magnetisk stimulering och elektroencefalografi av dorsolaterala prefrontala Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Bilaterala bedömning av Corticospinal vägar av fotled muskler använder navigerat transkraniell magnetisk stimulering

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

Mätning och manipulera funktionellt specifika neurala vägar i det mänskliga motorsystemet med transkraniell magnetisk stimulering

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...